До питання раціонального планування гірничих робіт при підземній газифікації вугілля

Мета. Обґрунтування параметрів просторового розташування підземних газогенераторів з урахуванням експлуатаційних втрат вугілля в шахтному полі.
Методика досліджень. Дослідження процесу підземної газифікації вугілля проводилося в лабораторних умовах шляхом фізичного моделювання вугільного пласта з використанням спеціалізованої стендової установки. Такий підхід дає змогу відтворити основні елементи та параметри процесу газифікації вугілля в контрольованому середовищі. Установка імітує параметри залягання вугільного пласта, в межах якого формуються експлуатаційні свердловини – одна для подачі дуттьової суміші (повітря, кисню або пари), інша – для відбору генераторного газу.
Результати дослідження. Досліджено параметри формування вигазованого простору підземного газогенератора на стадії затухання гірничих робіт при газифікації вугілля через вертикальні свердловини. Встановлено кількісні показники вугілля, що газифікується при газифікації тонких вугільних пластів. Проведено порівняльний аналіз рівня експлуатаційних втрат вугілля в межах шахтного поля за системи розробки вугільного пласта з паралельним розташуванням підземних газогенераторів і з формуванням зональності втрат у межах підземних газогенераторів.
Наукова новизна. Встановлено, що максимальна ширина підземного газогенератора (13,9–15,4 м) та довжина вогневого вибою (33,6–37,3 м) на завершальній стадії газифікації безпосередньо залежать від потужності вугільного пласта (0,7–1,2 м). Зокрема, виявлено, що ширина газогенератора підлягає експоненційному закону зростання, тоді як довжина вогневого вибою змінюється за логарифмічною залежністю. Ці залежності є ключовими під час прогнозування динаміки розвитку вигазованого простору підземного газогенератора для визначення раціональних місць закладення експлуатаційних свердловин.
Практичне значення. Запропоновано систему розробки вугільного пласта з формуванням зональності втрат у межах підземних газогенераторів залежно від параметрів формування вигазованого простору на стадії затухання гірничих робіт. Запропоновано алгоритм визначення експлуатаційних втрат вугілля в процесі його підземної газифікації.

Purpose. To substantiate the spatial layout parameters of underground gasifiers, considering the operational losses of coal within the mine field.
Methods. The underground coal gasification process was studied under laboratory conditions through physical modeling of a coal seam using a specialized standbased setup. This approach enables reproducing key elements and parameters of the gasification process in a controlled environment. The setup simulates the characteristics of coal seam occurrence, within which operational boreholes are formed – one for supplying the blast mixture (air, oxygen, or steam) and another for extracting the producer gas.
Results. The study examined the formation parameters of the gasified cavity of the underground gasifier at the late stage of mining during coal gasification via vertical boreholes. Quantitative indicators of coal conversion were established for the gasification of thin coal seams. A comparative analysis of operational coal losses within the mine field was conducted for two development systems: one with the parallel placement of underground gasifiers and another involving zonal distribution of losses within the gasifiers.
Originality. It has been established that the maximum width of the underground gasifier (13.9–15.4 m) and the length of the combustion front (33.6–37.3 m) at the final stage of gasification directly depend on the thickness of the coal seam (0.7–1.2 m). It was revealed that the gasifier width follows an exponential growth pattern while the combustion front length changes according to a logarithmic relationship. These dependencies are essential for predicting the dynamics of gasified cavity development in underground gasifiers and determining optimal locations for operational boreholes.
Practical implication. A coal seam development system that includes zonal distribution of losses within underground gasifiers’ boundaries is proposed based on the cavity formation parameters at the late mining stage. An algorithm is also proposed to estimate operational coal losses during underground gasification.